(57)【要約】  本発明は、血管造影剤が不要で、Ｘ線を使用せず、人体に無害で、体内の異物や動脈と静脈との両方の血管を確認することが可能である簡易な構成の生体内観察装置に係り、生体に対して８００〜１０００ｎｍの波長領域に波長ピークを有する光を照射する光源と、前記生体を透過した光を受光して得られた画像データを出力する撮像装置と、を備えており、前記撮像装置は、０．４〜１０μＷの光を受光した際の出力あたりの最低検出光量が０．０５５μＷ／ビット以下のデジタルカメラであるものである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に対して８００〜１０００ｎｍの波長領域に波長ピークを有する光を照射する光源と、
前記生体を透過した光を受光して得られた画像データを出力する撮像装置と、を備えており、
前記撮像装置は、０．４〜１０μＷの光を受光した際の出力あたりの最低検出光量が０．０５５μＷ／ビット以下のデジタルカメラであることを特徴とする生体内観察装置。
【請求項２】
前記光源が、ＬＥＤ又はレーザである請求項１記載の生体内観察装置。
【請求項３】
前記生体と前記撮像装置との間に設けられ、少なくとも８００ｎｍ未満の波長領域の光を除去するカットフィルタを備えている請求項１記載の生体内観察装置。
【請求項４】
前記光源と前記生体との間に設けられ、入射光を５５°以上の角度で発散しうる拡散板を備えている請求項１記載の生体内観察装置。
【請求項５】
前記拡散板と前記生体との間に設けられた偏光板を備えている請求項４記載の生体内観察装置。
【請求項６】
生体配置領域を向く発光面を有し、当該生体配置領域にある生体に対して光を照射する面発光部と、
前記面発光部に対して着脱可能に設けられ、前記発光面から出る光の一部を遮る遮光部材とを具備し、
前記撮像装置が、前記生体配置領域に対して前記面発光部とは反対側に設けられている請求項１記載の生体内観察装置。
【請求項７】
前記遮光部材が、前記発光面からの光を遮る遮光部と、前記発光面からの光を生体配置領域側に透過させる開口部とを有しており、
前記開口部の開口中心が前記撮像部の光軸上又はその近傍となるように、前記遮光部材が前記面発光部に対して着脱可能に取り付けられるものである請求項６記載の生体内観察装置。
【請求項８】
前記遮光部材を前記面光源に対して位置決めして固定する固定機構を有する請求項６記載の生体内観察装置。
【請求項９】
前記遮光部材に設けられており、前記生体を前記遮光部材に対して位置決めして、前記遮光部材に遮られない光を前記生体の所定部位に照射させる位置決め部材を有する請求項６記載の生体内観察装置。
【請求項１０】
前記面発光部が、複数のＬＥＤと、当該ＬＥＤを収容する筐体と、前記筐体において前記ＬＥＤの光射出側に設けられ前記発光面を形成する透光部材とを有する請求項６記載の生体内観察装置。
【請求項１１】
生体配置領域を向く発光面を有し、当該生体配置領域にある生体に対して光を照射する面発光部と、
前記面発光部の発光面に対して前記生体を位置決めする位置決め部材と、を具備し、
前記撮像装置が、前記面発光部の発光面に対して位置決めされている請求項１記載の生体内観察装置。
【請求項１２】
前記生体内観察装置が手又は足を観察するものであり、
前記位置決め部材が、前記手又は足の所定の指と接触することにより前記手又は足を位置決めするものである請求項１１記載の生体内観察装置。
【請求項１３】
前記位置決め部材が、前記生体を前記発光面の平面方向に対して位置決めするものである請求項１１記載の生体内観察装置。
【請求項１４】
前記生体配置領域と前記面発光部の発光面との間に設けられ、当該発光面から出る光の一部を遮る遮光部材をさらに備え、
前記位置決め部材が前記遮光部材に設けられており、前記生体を前記遮光部材に対して位置決めして、前記遮光部材で遮られない光を前記生体の所定部位に照射させるものである請求項１１記載の生体内観察装置。
【請求項１５】
前記面発光部が、複数のＬＥＤと、当該ＬＥＤを収容する筐体と、前記筐体において前記ＬＥＤの光射出側に設けられ前記発光面を形成する透光部材とを有する請求項１１記載の生体内観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、任意の場所で容易に、リアルタイムの生体透視画像を取得することができる生体内観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、家庭内や事業所内等において、扉や機械等に指等を挟まれる等して、指肢を切断してしまう事故が起こることがある。このように指肢を切断した場合は、鋭利な刃物等により切断した場合とは異なり、切断箇所における血管をはじめとする組織は潰れた状態になる。このため、従来、このような切断箇所を接合する場合には、ドップラ又はレーザードップラ血流計により血行を確認しながら血管を繋ぎ合わせている。しかしながら、これら血流計を用いて血行を確認しながら血管を繋ぎ合わせるには高度な技術が必要で、充分な経験が必要とされる。【０００３】
また、血管が適切に繋ぎ合わされたか否かを確認するためには、例えば、切断箇所が指の場合は、指の先端を針でつついて血行が確保されたかを確認するため、ただでさえ切断箇所の痛みに苦しんでいる患者は、更に苦痛を強いられることになる。【０００４】
血管内の血行を確認する装置としては、生体からの反射光を画像処理して静脈の位置を確認し静脈注射を補助する装置が知られている。しかしながら、当該装置では、動脈を画像に映し出すことはできないので、切断指肢の縫合の際には充分に活用することができない。また、当該装置では、外乱光の影響を排除するための画像処理が必須となる。【０００５】
また、家庭内や事業所内で起こった事故に起因して生体内に異物が入り込んでしまう場合もあるが、当該異物を摘出するには、まず、異物の位置を確認する必要がある。しかしながら、Ｘ線を用いることにより異物の位置を確認することは可能であるが、人体に有害なＸ線を照射しながらリアルタイムで異物の位置を確認して異物摘出手術を行うことは困難である。同様に、Ｘ線ＣＴやＭＲＩを用いて生体内を観察する場合も、これら装置は大掛かりなものであり、また、Ｘ線を用いたり強力な磁場をかけたりする必要があるので、これら装置を手術室内に持ち込んで、リアルタイムで生体内の観察を行いながら、手術を行うことはできない。【０００６】
更に、従来、血管内にカテーテルを挿入するには造影剤を血管内に注入して血管の位置を確認してから、その記憶を頼りに医師がカテーテルを血管内に挿入しているが、当該手技にも高度な技術と経験が必要である。【０００７】
また、三大生活習慣病である糖尿病に罹患すると、動脈硬化を併発し、血管が狭窄して血行障害が起こり、最悪の場合、下肢を切断せざるを得ない状態に陥ることがある。このため、患者の血行を経時的に観察することが重要である。【０００８】
外科手術を支援する技術として、特許文献１には、血管造影剤が投与された被検体に対して特定の波長域の励起光と可視光とを交互に照射し、撮像手段によって前記励起光が照射された蛍光画像と通常画像とを交互に取得し、取得した蛍光画像を所定の閾値により閾値処理して血管画像を抽出し、前記取得した通常画像に前記抽出した血管画像を重畳させた合成画像を作成する技術が開示されている。【０００９】
しかしながら、当該技術では、被検体への血管造影剤の投与が必要であり、また、複雑な画像処理が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−２２６０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
これに対して、本発明は、上記現状に鑑み、血管造影剤が不要で、Ｘ線を使用せず、人体に無害で、体内の異物や動脈と静脈との両方の血管を確認することが可能である簡易な構成の生体内観察装置を提供すべく図ったものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
可視光線等はＸ線等と異なり生体を透過しにくいとされてきたが、近赤外光は生体に対する透過度が高いことが知られている。この波長領域の光は人体の筋肉や脂肪、骨等の生体組織を透過する一方で、ヘモグロビンやメラニン等の色素には吸収されるという特徴を有する。本発明は、このような近赤外光の性質を利用して完成されたものである。【００１３】
すなわち本発明に係る生体内観察装置は、生体に対して８００〜１０００ｎｍの波長領域に波長ピークを有する光を照射する光源と、前記生体を透過した光を受光して得られた画像データを出力する撮像装置と、を備えており、前記撮像装置は、０．４〜１０μＷの光を受光した際の出力あたりの最低検出光量が０．０５５μＷ／ビット以下のデジタルカメラであることを特徴とする。【００１４】
８００〜１０００ｎｍの近赤外光は生体組織を透過するので、ＣＣＤカメラ等の撮像装置が撮像した画像は透過光を受けて白く表されるが、血管部分は血液中のヘモグロビンに近赤外光が吸収されるため、黒く表される。このような近赤外光の特性を利用して静脈を撮像する技術は従来知られているが、近赤外光を利用して動脈を撮像する技術は知られていない。すなわち、例えば、指の背面から近赤外光を照射すると、指の内部で光が散乱しながら、指の腹側に抜けてくるが、指の深部にある骨や動脈は消され、皮下にある静脈だけが撮像されるとされている。【００１５】
これに対して、本発明者は、０．４〜１０μＷの光を受光した際の出力あたりの最低検出光量が０．０５５μＷ／ビット以下である特定の感度を有する撮像装置を用いることにより、全く予想だにしないことに、静脈のみならず、動脈をも撮像することが可能となることを見出し、本発明を完成させた。【００１６】
このような本発明に係る生体内観察装置を用いることにより、特別な技術や経験を必要とせずに、誰でも容易に生体内の異物や血管を観察することができる。そして、本発明によれば、静脈のみならず、動脈を撮像することも可能である。【００１７】
更に、本発明によれば、Ｘ線を使用せずに生体内を観察することができるので、長時間光照射しても人体に無害であり、また、単に光を照射するだけであるので、血行を確認するに際し被験者に苦痛を与えることはない。【００１８】
このような本発明に係る生体内観察装置は、構成が簡易であるので、容易に小型化することができ、本生体内観察装置を手術室内に持ち込んで、リアルタイムで生体内の観察を行いながら、指肢の接合手術や、異物の摘出手術、カテーテル挿入等を行うことができる。【００１９】
前記光源としては、８００〜１０００ｎｍの波長領域に波長ピークを有する光を射出するものであれば特に限定されないが、例えば、ＬＥＤやレーザ等が好適に用いられる。このようなものであれば、狭い波長領域の光を得ることができるので、ノイズの少ない鮮明な画像を得ることができる。【００２０】
本発明に係る生体内観察装置は、前記生体と前記撮像装置との間に、少なくとも８００ｎｍ未満の波長領域の光を除去するカットフィルタが設けられていることが好ましい。このようなカットフィルタを備えていることにより、外乱光（可視光線）を遮断することができるので、ノイズが低減された鮮明な画像を得ることができる。【００２１】
更に、本発明に係る生体内観察装置は、前記光源と前記生体との間に設けられ、入射光を５５°以上の角度で発散しうる拡散板を備えていることが好ましい。このようなものであれば、例えば、光源として複数個のＬＥＤが用いられた場合に、複数個のＬＥＤから発せられた光が拡散板で拡散されるので、輝度が均一化され照射ムラが解消された光を観察対象である生体に照射することができる。【００２２】
また、本発明に係る生体内観察装置は、前記拡散板と前記生体との間に設けられた偏光板を備えていることが好ましい。前記拡散板に重ねて偏光板が備わっていることにより、最適な振動方向（透過軸）の偏光を生体に照射することができるので、生体表面における光の反射を低減することができる。【００２３】
本発明に係る生体内観察装置を用いて生体内を観察しようとした場合には、例えば生体全体を検査する全体検査と、生体の局所領域を検査する局所検査とを行う用途が考えられる。【００２４】
しかしながら、全体検査及び局所検査の両方において同一構成の装置を用いる場合には、全体検査に仕様を合わせておく必要があり、局所検査を行うに当たり、局所領域以外から透過した光量が過大となり、所望の局所領域に起因する透過光を正確に検出することができず、結果として局所検査が不正確になってしまうという問題がある。【００２５】
そこで、本発明に係る生体内観察装置は、生体配置領域を向く発光面を有し、当該生体配置領域にある生体に対して光を照射する面発光部と、前記面発光部に対して着脱可能に設けられ、前記発光面から出る光の一部を遮る遮光部材とを具備し、前記撮像装置が、前記生体配置領域に対して前記面発光部とは反対側に設けられていることが好ましい。【００２６】
このようなものであれば、発光面から出る光の一部を遮る遮光部材を設けているので、生体配置領域における光照射範囲を狭めることができ、生体の局所領域に対して光を照射できる。また、生体の局所領域に対して光を照射できるので、生体の局所領域の生体透視画像を好適に取得することができる。さらに、遮光部材が面発光部に対して着脱可能であることから、用途に応じて、例えば手全体などの生体全体の生体透視画像を取得する又は指などの生体の局所領域の生体透視画像を取得することを遮光部材の取り付け及び取り外しによって簡単に切り換えることができる。その上、特別な技術や経験を必要とせずに、誰でも容易に生体内の異物や血管を観察することができる。Ｘ線を使用せずに生体内を観察することができるので、長時間光照射しても人体に無害であり、また、単に光を照射するだけであるので、血行を確認するに際し被験者に苦痛を与えることはない。加えて、本発明は容易に小型化できるので、本生体内観察装置を手術室内に持ち込んで、リアルタイムで生体内の観察を行いながら、各種手術を行うこともできる。【００２７】
前記撮像部に対して遮光部材により遮られない光を受光させるためには、前記遮光部材が、前記発光面からの光を遮る遮光部と、前記発光面からの光を生体配置領域側に透過させる開口部とを有しており、前記開口部の開口中心が前記撮像部の光軸上又はその近傍となるように、前記遮光部材が前記面光源に対して着脱可能に取り付けられるものであることが望ましい。【００２８】
遮光部材を面光源に対して着脱可能に構成した場合には、前記遮光部材を前記面光源に対して位置決めして固定する固定機構を有することが望ましい。これならば遮光部材を面光源に対して固定した際に位置決めされることから、撮像部に対して遮光部材が位置決めされることになり、各検査において撮像部と遮光部材の位置決めを一々行う必要が無くなる。【００２９】
また生体の局所領域の生体透視画像を取得する場合において、各検査で撮像位置が異なることを防止するためには、前記遮光部材に設けられており、前記生体を前記遮光部材に対して位置決めして、前記遮光部材に遮られない光を前記生体の所定部位に照射させる位置決め部材を有することが望ましい。【００３０】
面発光部の具体的な構造としては、前記面発光部が、複数のＬＥＤと、当該ＬＥＤを収容する筐体と、前記筐体において前記ＬＥＤの光射出側に設けられ前記発光面を形成する透光部材とを有することが望ましい。【００３１】
また、本発明に係る生体内観察装置を用いて生体内を観察する場合には、例えば生体の経時的変化を検査するために定期的に生体を撮像して検査を行う用途が考えられる。【００３２】
しかしながら、生体を定期的等の時間を空けて検査する場合には、生体透視画像同士の撮像位置が異なってしまうと、比較検査等において誤った判断をしてしまう等の問題がある。【００３３】
そこで、本発明に係る生体内観察装置は、生体配置領域を向く発光面を有し、当該生体配置領域にある生体に対して光を照射する面発光部と、前記面発光部の発光面に対して前記生体を位置決めする位置決め部材と、を具備し、前記撮像装置が、前記面発光部の発光面に対して位置決めされていることが好ましい。【００３４】
このようなものであれば、位置決め部材により生体が発光面に対して位置決めされるので、生体の所定領域に光を照射することができる。また、面発光部に対して位置決めされている撮像部によって生体を撮像することから、撮像部により得られた画像を比較する等の撮像後の処理を容易化することができる。さらに、特別な技術や経験を必要とせずに、誰でも容易に生体内の異物や血管を観察することができる。その上、Ｘ線を使用せずに生体内を観察することができるので、長時間光照射しても人体に無害であり、また、単に光を照射するだけであるので、血行を確認するに際し被験者に苦痛を与えることはない。加えて、本発明は容易に小型化できるので、本生体内観察装置を手術室内に持ち込んで、リアルタイムで生体内の観察を行いながら、各種手術を行うこともできる。【００３５】
本発明の効果を一層顕著にするためには、前記生体内観察装置が手や足等の生体を観察するものであり、前記位置決め部材が、前記手や足の所定の指等と接触することにより前記手や足等を位置決めするものであることが望ましい。【００３６】
撮像部により得られた画像における生体の所定領域の位置を決めるためには、前記位置決め部材が、前記生体を前記発光面の平面方向に対して位置決めするものであることが望ましい。なお、生体を面発光部に対して前記平面方向と垂直な方向に位置決めするものであっても良い。【００３７】
生体の局所領域に対してのみ光を照射して、生体の局所領域の生体透視画像を好適に取得することができるようにするためには、前記生体配置領域と前記面発光部の発光面との間に設けられ、当該発光面から出る光の一部を遮る遮光部材をさらに備えていることが望ましい。このとき、遮光部材で遮られない光を生体の所定領域に確実に照射できるようにするためには、前記位置決め部材が前記遮光部材に設けられており、前記生体を前記遮光部材に対して位置決めして、前記遮光部材で遮られない光を前記生体の所定部位に照射させるものであることが望ましい。【００３８】
面発光部の具体的な構造としては、前記面発光部が、複数のＬＥＤと、当該ＬＥＤを収容する筐体と、前記筐体において前記ＬＥＤの光射出側に設けられ前記発光面を形成する透光部材とを有することが望ましい。
【発明の効果】
【００３９】
このような構成の本発明によれば、特別な技術や経験を必要とせずに、誰でも容易に生体内の異物や血管を観察することができる。更に、本発明によれば、静脈のみならず、動脈も撮像することができる。【００４０】
また、本発明によれば、長時間使用しても人体に無害であり、単に光を照射するだけであるので、被験者に苦痛を与えることもない。【００４１】
更に、本発明に係る生体内観察装置は、容易に小型化できるので、本生体内観察装置を手術室内に持ち込んで、リアルタイムで生体内の観察を行いながら、各種手術を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る生体内観察装置の構成図。
【図２】本実施形態に係る生体内観察装置を用いて指を撮像した写真。
【図３】本発明の第２実施形態に係る生体内観察装置の構成図。
【図４】本発明の第３実施形態に係る生体内観察装置の構成を示す模式図。
【図５】同実施形態の生体内観察装置の構成を示す斜視図（遮光部材未装着）。
【図６】同実施形態の生体内観察装置の面発光部を主として示す平面図。
【図７】同実施形態の生体内観察装置の面発光部を主として示す断面図。
【図８】同実施形態の面発光部の分解斜視図。
【図９】同実施形態の生体内観察装置の構成を示す斜視図（遮光部材装着）。
【図１０】同実施形態の生体内観察装置の構成を示す側面図（遮光部材装着）。
【図１１】同実施形態の生体内観察装置の遮光部材を主として示す平面図。
【図１２】同実施形態の生体内観察装置の遮光部材及び面発光部を主として示す断面図。
【図１３】変形実施形態の固定機構を示す断面図。
【図１４】変形実施形態に係る位置決め部材を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
＜第１実施形態＞
以下に本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
【００４４】
第１実施形態に係る生体内観察装置１は、図１に示すように、光源２と、集光レンズ３と、カットフィルタ４と、撮像装置５とを備えているものである。
【００４５】
以下に各部を詳述する。
光源２は、生体Ｂに対して８００〜１０００ｎｍの波長領域に波長ピークを有する近赤外光を照射するものであり、当該光源２としては、例えば、ＬＥＤやレーザ等を用いることができる。例えば、光源２として、８１０ｎｍに波長ピークを有する１７０ｍＷのＬＥＤを用いて、成人の手を観察対象とする場合は、２８個程度のＬＥＤを平面状の基板の一面に敷設して用いればよい。一方、光源２としてレーザを使用する場合は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザや半導体レーザ等を用いることができる。
【００４６】
集光レンズ３は、生体Ｂを透過した光を集めるものであり、当該集光レンズ３としては、例えば、平凸レンズ等を用いることができる。
【００４７】
なお、光源２と集光レンズ３との間には、観察対象である生体Ｂを載置するために、載置面が透光性を有する観察台（図示しない）が設けてあることが好ましい。このような観察台が設けてあれば、例えば、指を切断した場合、当該観察台の上に手を載置して、切断箇所の血管を観察しながら指の接合手術を行うことができる。また、光源２と当該観察台とは別体であってもよく、一体となっていてもよい。
【００４８】
カットフィルタ４は、少なくとも８００ｎｍ未満の波長領域の光をカットするものであり、当該カットフィルタ４としては、市販のものから所望の性質を有するものを適宜選択して使用することができる。当該カットフィルタ４が配置されていることにより、外乱光（可視光線）を遮断することができるので、ノイズが低減され、より鮮明な画像を得ることができる。
【００４９】
撮像装置５は、カットフィルタ４を透過した光を受光して得られた画像データを出力するデジタルカメラであり、０．４〜１０μＷの光を受光した際の出力あたりの最低検出光量が０．０５５μＷ／ビット以下である特定の感度を有するものである。当該撮像装置５としては、例えば、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等を用いることができる。撮像装置５で取得された画像を確認するためには、撮像装置５を任意の表示装置Ｍに接続する必要があるが、表示装置Ｍは予め生体内観察装置１に備わっていてもよく、外部の表示装置Ｍを用いてもよい。
【００５０】
前記撮像装置５として、０．４〜１０μＷの光を受光した際の出力あたりの最低検出光量が０．０５５μＷ／ビット以下であるＣＣＤカメラを備えた本生体内観察装置１を用いて、載置面が透光性を有する観察台に指を置き、指の背面から近赤外光を照射して、指の血管を観察した画像を図２（ａ）に示す。図２に示すように、黒く表された血管が明瞭に観察されることが確認された。なお、当該ＣＣＤカメラは、輝度に対応したデジタル出力（以下、単に輝度出力という。）が１１ビットであるときの検出光量が０．３３μＷであり、輝度出力が１９７ビットであるときの検出光量が１０．２１μＷである感度を有するものであり、この範囲において輝度出力と検出光量の間には線形の関係が認められた。一方、これより感度の低い（最低検出光量が０．０５５μＷ／ビットを超える）ＣＣＤカメラを用いた場合は、図２（ｂ）に示すように、指の血管を観察することができなかった。なお、図２（ｃ）は後述する遮光部材８を装着した状態で指の血管を観察した画像である。
【００５１】
このように構成した本実施形態に係る生体内観察装置１によれば、特別な技術や経験を必要とせずに、誰でも容易に生体内の異物や血管を観察することができる。また、本生体内観察装置１は、０．４〜１０μＷの光を受光した際の出力あたりの最低検出光量が０．０５５μＷ／ビット以下である特定の感度を有する撮像装置５を備えているので、静脈のみならず、動脈も撮像することができる。
【００５２】
更に、本実施形態によれば、Ｘ線を使用せずに生体内を観察することができるので、長時間光照射しても人体に無害であり、また、単に光を照射するだけであるので、血行を確認するに際し被験者に苦痛を与えることはない。
【００５３】
また、本生体内観察装置１は、構成が簡易であるので、容易に小型化することができ、本生体内観察装置１を手術室内に持ち込んで、リアルタイムで生体内の観察を行いながら、指肢の接合手術や、異物の摘出手術、カテーテル挿入等を行うことができる。
【００５４】
＜第２実施形態＞
以下に本発明の第２実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下においては、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。
【００５５】
第２実施形態に係る生体内観察装置１は、図３に示すように、光源２と、拡散板６と、偏光板７と、カットフィルタ４と、撮像装置５とを備えているものである。本実施形態においては、光源２として、平面状の基板の一面に敷設された複数個のＬＥＤが用いられており、これらは照射口２１１が形成された筐体２１に収容されている。
【００５６】
拡散板６は、複数個のＬＥＤから発せられた光を拡散して、筐体２１の照射口２１１から射出される光の輝度を均一化し、照射ムラのない光を生体Ｂに照射するためのものであり、照射口２１１を覆うように設けられている。拡散板６としては、例えば、光透過性基板の表面にエンボス加工やシボ加工等により凹凸を設け、表面をすりガラス面状に構成したものや、光透過性基板の表面に白色塗料を隙間を空けて塗布したもの、光透過性基板中に光散乱を生じさせる粒子を含有させたもの等の、光散乱を利用して光拡散性が付与された種々のものを用いることができる。このような拡散板６のなかでも、例えばアセタール樹脂からなり、入射光を５５°以上の角度で発散しうるものが好適に用いられる。このような発散角度を有する拡散板を用いることにより、照射ムラを解消し、検査対象を均一に照射することができる。
【００５７】
このことを確認するために、φ５ｍｍの穴を開けた遮光板にＬＥＤを嵌め込み、当該遮光板に載せる拡散板の厚さを変えて、ＬＥＤの真上における光強度（Ｉ）と、２個のＬＥＤを１０ｍｍの間隔を空けて並べたときの２個のＬＥＤの中間点の真上における光強度（Ｉｍ）との比（Ｉｍ／Ｉ）を求めた。当該Ｉｍ／Ｉ値が１に近いほど、照度ムラが解消されることを示す。得られた結果は表１に示した。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
この結果、光源から発した光を５５°以上の角度で発散できる拡散板を用いた場合、いずれのＩｍ／Ｉ値も０．８５以上であり、充分な照度ムラ解消効果が確認された。
【００６０】
偏光板７は、拡散板６の反光源２側の表面に重ねて設けられており、拡散板６で拡散されて均一化された光から直線偏光を作り出すものである。偏光板７としては、例えば、樹脂からなるフィルム状のもの等が用いられる。拡散板６に重ねて偏光板７が設けられていることにより、最適な振動方向（透過軸）の偏光を生体Ｂに照射することができるので、生体Ｂ表面における光の反射を低減することができる。なお、本実施形態では、偏光板７の上に生体Ｂを載置して観察することができる。
【００６１】
本実施形態では、このような拡散板６と偏光板７とを用いて、観察対象である生体Ｂに照射する光の光質及び光量を調整することにより、コントラストが明瞭な画像を得ることができる。
【００６２】
第２実施形態においては、カットフィルタ４は、撮像装置５の光導入口５２に設けられており、撮像装置５内に太陽光等の外乱光が入り込むことを防いでいる。
【００６３】
第２実施形態に係る生体内観察装置１には、第１実施形態とは異なり集光レンズ３は設けられていないが、撮像装置５に集光レンズ５１が内蔵されている。生体Ｂを透過した光は当該集光レンズ５１により集められ、ＣＣＤイメージセンサ等の撮像素子５３の受光平面に結像する。そして、適切な集光レンズ５１を選択することにより、光源２の筐体２１の照射口２２１全域を撮像範囲とすることができる。例えば、照射口２１１が８０×１００ｍｍのサイズである場合、集光レンズ５１としては焦点距離が６〜１０ｍｍであるものが好適に用いられる。
【００６４】
＜第３実施形態＞
以下に本発明の第３実施形態について図面を参照して説明する。なお、第３実施形態に関する図４以降の図面における符号は、必ずしも第１及び第２実施形態に関する図１〜３における符号とは一致せず、独自に付されたものである。
【００６５】
本実施形態に係る生体内観察装置１００は、手や足等の生体に光を照射して、当該生体から透過する透過光を撮像して、生体内の血管や異物等を示す生体透視画像を取得するものである。
【００６６】
具体的にこのものは、図４及び図５に示すように、生体配置領域Ｘを向く発光面２０１を有し、当該生体配置領域Ｘにある生体に対して光を照射する面発光部２と、生体配置領域Ｘに対して面発光部２とは反対側に設けられ、生体配置領域Ｘにある生体を透過した光を受光して画像データを出力する撮像部３とを備えている。本実施形態では、生体配置領域Ｘを挟んで下側に面発光部２が設けられ、上側に撮像部３が設けられた構成を示している。
【００６７】
面発光部２は、装置基台１００Ａ上に設けられて上方に位置する生体配置領域Ｘに８００〜１０００ｎｍの波長領域に波長ピークを有する近赤外光を照射するものである。具体的に面発光部２は、図６〜図８に示すように、複数のＬＥＤ２１が搭載された概略矩形板状をなすＬＥＤ搭載基板２２と、当該ＬＥＤ搭載基板２２を収容する平面視概略矩形状をなす筐体２３と、この筐体２３においてＬＥＤ２１の光射出側に設けられ前記発光面２０１を形成する透光部材２４とを有する。
【００６８】
ＬＥＤ搭載基板２２は、特に図７及び図８に示すように、装置基台１００Ａの上面に固定されており、電源部４（表示しない。）から電力が供給される。またＬＥＤ搭載基板２２の上面には、複数のＬＥＤ２１が例えば縦横マトリックス状に搭載されている。ＬＥＤ２１としては、例えば８１０ｎｍに波長ピークを有する１７０ｍＷのＬＥＤを用いることが考えられる。
【００６９】
筐体２３は、特に図７に示すように、ＬＥＤ搭載基板２２の周囲を囲むように装置基台１００Ａの上面に固定されており、一側面（本実施形態では奥側に位置する背面）にはＬＥＤ放熱用の複数の貫通孔２３ｈが形成されている。また、図示はしないが、この複数の貫通孔２３ｈ近傍には、ＬＥＤ放熱用の放熱ファンが設けられている。この放熱ファンにも前記電源部４から電力が供給される。
【００７０】
透光部材２４は、筐体２３の上部開口に取り付けられるものであり、平面視において筐体２３の上部開口と略同一形状をなす概略矩形板状をなすものである。この透光部材２４は、複数個のＬＥＤ２１から発せられた光を拡散して、筐体２３の上部開口から射出される光の輝度を均一化し、照射ムラのない光を生体に照射するためのものであり、例えばアセタール樹脂から形成されている。そして、透光部材２４の上面が発光面２０１となる。
【００７１】
また透光部材２４の裏面には、複数のＬＥＤ２１から出る光を所定範囲に規定する仕切り板２５が設けられている。この仕切り板２５は、平面視において透光部材２４と同一形状をなすものであり、中央部には前記ＬＥＤ２１からの光を外部（上部）に射出するための開口部２５１が形成されている。このような構成により、前記透光部材２４の上面において前記仕切り板２５の開口部２５１に対応する部分が発光面２０１となる。つまり、面発光部２の発光面２０１は、仕切り板２５の開口部２５１の平面視形状と同一形状となる。
【００７２】
撮像部３は、生体配置領域Ｘの上部に設けられており、当該生体配置領域Ｘにある生体を透過した光を受光して生体透視画像を示す画像データを出力するものである。この撮像部３としては、例えば、ＣＣＤカメラやＣＯＭＳカメラ等を用いることができる。
【００７３】
また、撮像部３は、装置基台１００Ａに対して鉛直方向に立設されたスタンド部材５に面発光部２に対して進退移動可能に固定されている。具体的に撮像部３及びスタンド部材５の間にはスライド機構６が設けられている。このスライド機構６は撮像部３を所定範囲内で発光面２０１に対して鉛直方向にスライド移動させるものである。
【００７４】
そして撮像部３により得られた生体透視画像は、電源部４を介してコンピュータ等の情報処理装置７に出力される（図４参照）。そして生体透視画像は、情報処理装置７の表示部画面上に表示されるとともに、情報処理装置７の画像処理機能によって画像処理される。なお、少なくとも生体透視画像を表示する表示部に関して言うと、予め生体内観察装置１００に備えさせたものであっても良い。
【００７５】
しかして本実施形態の生体内観察装置１００は、図９〜図１２に示すように、面発光部２に対して着脱可能に設けられ、発光面２０１から出る光の一部を遮る遮光部材８を備えている。なお、図９は、図５の生体内観察装置１００に遮光部材８を装着した状態である。
【００７６】
遮光部材８は、特に図１１に示すように、前記面発光部２の透光部材２４と平面視において概略同一形状をなす平面視矩形板状をなすものであり、発光面２０１からの光を遮る遮光部８１と、発光面２０１からの光を生体配置領域Ｘ側に透過させる開口部８２とを有している。この遮光部材８に設けられた開口部８２は、前記仕切り板２５に設けられた開口部２５１よりも開口サイズが小さく形成されている。具体的な開口部８２の形状としては、平面視概略円形状である。
【００７７】
そして、後述する固定機構９により、開口部８２の開口中心が撮像部３の光軸３Ｃ上又はその近傍となるように、遮光部材８が前記面発光部２に対して着脱可能に取り付けられる（図１０参照）。なお、開口部８２の開口中心と、前記仕切り板２５の開口部２５１の開口中心とは平面視において略一致しており、撮像部３の光軸３Ｃ上に仕切り板２５の開口部２５１の開口中心がある。
【００７８】
固定機構９は、遮光部材８を面発光部２の発光面２０１に対して位置決めして固定するものであり、具体的には発光面２０１の平面方向における遮光部材８の位置を位置決めするものである。本実施形態の固定機構９は、図１１に示すように、遮光部材８の４つの側辺部に設けられ、面発光部２の４つの側面２ａ〜２ｄに接触する係止片９ａ〜９ｄから形成されている。この係止片９ａ〜９ｄは、遮光部材８の４つ角に設けられている。この固定機構９により、遮光部材８の開口部８２の開口中心と面発光部２の発光面２０１の中心とが一致するとともに、遮光部材８の開口部８２の開口中心が撮像部３の光軸３Ｃ上に位置する。
【００７９】
そして遮光部材８には、検査される生体を遮光部材８及び発光面２０１に対して水平方向に位置決めして、遮光部材８に遮られない光を生体の所定部位に照射させる位置決め部材１０が設けられている。
【００８０】
本実施形態の位置決め部材１０は、所定の指と接触して当該所定の指を遮光部材８の開口部８２に位置決めするものであり、図１０及び図１２に示すように、遮光部材８の開口部８２と連通する貫通孔１０ｈを有する。そして位置決め部材１０は、図９及び図１１に示すように、開口部８２の奥側（スタンド部材側）に位置して指の先端部に接触する概略平面状の第１接触面１０ａと、開口部８２の左右に位置して指の任意の面（例えば指の上面（指の背））に接触する概略Ｖ字状をなす第２接触面１０ｂとを有する。そして第２接触面１０ｂの谷線１０ｂ１が遮光部材８の開口部８２の中心を通るように構成されている。第１接触面１０ａにより開口部８２に対する奥行き方向（図１１においてＹ方向）の指の位置が位置決めされ、第２接触面１０ｂにより開口部８２に対する左右方向（図１１、図１２おいてＸ方向）の指の位置が位置決めされる。なお、開口部８２の開口中心と撮像部３の光軸３Ｃとがほぼ一致していることから、前記位置決め部材１０により指が撮像部３の光軸３Ｃに対しても位置決めされることになる。
【００８１】
この生体内観察装置１００により、遮光部材８を取り外した状態で生体の大局領域、つまり、発光面２０１全体の範囲内に位置する生体の透視画像（具体的には手の大部分の透視画像）を撮像する（図２（ａ）参照）。一方、遮光部材８を取り付けた状態で生体の局所領域、つまり遮光部材８の開口部８２の範囲内に位置する生体の透視画像（具体的には指の所定部分の透視画像）を撮像する（図２（ｃ）参照）。
【００８２】
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係る生体内観察装置１００によれば、発光面２０１から出る光の一部を遮る遮光部材８を設けているので、生体配置領域Ｘにおける光照射範囲を狭めることができ、生体の局所領域に対して光を照射できる。また、生体の局所領域に対して光を照射できるので、生体の局所領域の生体透視画像を好適に取得することができる。
【００８３】
さらに、遮光部材８が面発光部２に対して着脱可能であることから、用途に応じて、例えば手全体などの生体全体の生体透視画像を取得する又は指などの生体の局所領域の生体透視画像を取得することを遮光部材８の取り付け及び取り外しによって簡単に切り換えることができる。また、位置決め部材１０により生体が発光面２０１に対して位置決めされるので、生体の所定領域に光を照射することができる。また、面発光部２に対して位置決めされている撮像部３によって生体を撮像することから、撮像部３により得られた画像を比較する等の撮像後の処理を容易化することができる。
【００８４】
その上、本実施形態の生体内観察装置１００により、特別な技術や経験を必要とせずに、誰でも容易に生体内の異物や血管を観察することができる。Ｘ線を使用せずに生体内を観察することができるので、長時間光照射しても人体に無害であり、また、単に光を照射するだけであるので、血行を確認するに際し被験者に苦痛を与えることはない。加えて、本発明は容易に小型化できるので、本生体内観察装置１００を手術室内に持ち込んで、リアルタイムで生体内の観察を行いながら、各種手術を行うこともできる。
【００８５】
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。例えば、固定機構９としては、図１３に示すように、遮光部材８の下面に設けられた凸部９１と、透光部材２４の上面に設けられた凹部９２とから構成しても良い。図１３においては、複数の凸部９１及び複数の凹部９２により平面方向に位置決めするものであるが、凸部９１及び凹部９２の形状を工夫して面発光部２に対して遮光部材８を平面方向に位置決めするようにしても良い。なお、遮光部材の下面に凹部、透光部材の上面に凸部を設けて構成しても良い。
【００８６】
また、前記実施形態の位置決め部材１０は、第１接触面１０ａ及び第２接触面１０ｂを有するものであったが、第１接触面１０ａのみ又は第２接触面１０ｂのみを有するものであっても良い。この場合、第１接触面１０ａは平面状の他、図１４に示すように、平面視Ｖ字形状をなすものであっても良い。この場合、第１接触面１０ａの折れ曲がり線が、開口部８２のＸ方向位置を一致するように形成することが考えられる。さらに、位置決めに関して言うと、遮光部材８の上面に位置決め線又は図を描いても良い。そして位置決め線又は図にしたがって指を配置することによって指が開口部に対して位置決めされるように構成しても良い。
【００８７】
また、前記実施形態の遮光部材８の開口部８２は平面視概略円形状をなすものであったが、その他、平面視矩形状等の多角形状、平面視楕円状又は長円状、平面視部分円状など発光面の発光面積を狭めるものであれば、種々の形状とすることができる。このとき、生体透視画像を取得すべき局所領域のサイズに合わせて種々の開口部を有する遮光部材を用意しておき、用途に応じて適宜取り替えることが考えられる。
【００８８】
さらに前記実施形態の位置決め部材は遮光部材上に設けられているが、遮光部材とは別に設けたものであっても良い。
【００８９】
その上、前記実施形態では位置決め部材１０は遮光部材８の開口部８２に対して生体の局所領域（指の所定領域）を位置決めするものであったが、遮光部材８を装着していない面発光部２の発光面２０１に対して生体を位置決めするものであっても良い。
【００９０】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り、前述した種々の構成の一部又は全部を適宜組み合わせて構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明を用いることにより、リアルタイムで生体内の観察を行いながら、指肢の接合手術や、異物の摘出手術、カテーテル挿入等を行うことができ、また、血行障害の診断や薬物による血管収縮の判定等にも活用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１・・・生体内観察装置
２・・・光源
３、５１・・・集光レンズ
４・・・カットフィルタ
５・・・撮像装置
Ｂ・・・生体
Ｍ・・・表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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